Phớt cơ khí cho ứng dụng nhiệt độ cao

Trong môi trường công nghiệp nhiệt độ cao, việc duy trì tính toàn vẹn và độ tin cậy của phớt cơ khí là tối quan trọng. Vật liệu và thiết kế chuyên dụng là cần thiết để chịu được ứng suất nhiệt cực độ và ngăn ngừa rò rỉ trong các ứng dụng quan trọng.

Bài viết này sẽ khám phá những cân nhắc và giải pháp chính cho phớt cơ khí hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao.

Các chế độ hỏng hóc thường gặp do nhiệt độ cao

Sự suy thoái nhiệt của vật liệu mặt phớt

Nhiệt độ cao có thể gây ra sự suy thoái nhiệt của mặt con dấu vật liệu, dẫn đến hao mòn sớm và hỏng hóc. Nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành có thể phá vỡ cấu trúc phân tử của mặt phớt, khiến chúng mất đi các đặc tính cơ học và độ ổn định về kích thước. Sự xuống cấp này có thể dẫn đến rò rỉ tăng lên, giảm hiệu quả bịt kín và cuối cùng là hỏng phớt.

Sự giãn nở và biến dạng do nhiệt

Sự giãn nở nhiệt khác biệt giữa các thành phần phớt và thiết bị xung quanh có thể gây ra sự biến dạng và lệch hướng của các mặt phớt. Khi nhiệt độ tăng, các vật liệu khác nhau giãn nở ở các tốc độ khác nhau, có khả năng tạo ra các khoảng hở hoặc khiến các mặt phớt bị cong vênh. Sự biến dạng này có thể dẫn đến rò rỉ tăng lên, mài mòn nhanh hơn và giảm hiệu suất bịt kín.

Sự phân hủy và cacbon hóa chất bôi trơn

Nhiệt độ cao có thể gây ra sự phân hủy và cacbon hóa chất bôi trơn được sử dụng trong phớt cơ khí. Nhiệt có thể làm giảm các đặc tính của chất bôi trơn, làm giảm hiệu quả của nó trong việc giảm thiểu ma sát và mài mòn giữa các mặt phớt. Cacbon hóa xảy ra khi chất bôi trơn bị phân hủy và hình thành các cặn cacbon cứng, mài mòn trên các mặt phớt, dẫn đến sự mài mòn và rò rỉ nhanh hơn.

Sự suy thoái niêm phong thứ cấp

Môi trường nhiệt độ cao cũng có thể ảnh hưởng đến các phớt thứ cấp, chẳng hạn như vòng chữ O hoặc miếng đệm, được sử dụng trong phớt cơ khí. Các phớt này thường được làm bằng vật liệu đàn hồi có thể bị phân hủy và mất tính đàn hồi khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Sự phân hủy của các phớt thứ cấp có thể dẫn đến rò rỉ, làm giảm hiệu suất bịt kín tổng thể của con dấu cơ khí.

Sốc nhiệt và chu kỳ

Sự thay đổi nhiệt độ nhanh, được gọi là sốc nhiệt, có thể gây ra ứng suất đáng kể lên các thành phần phớt cơ khí. Chu kỳ nhiệt, khi phớt trải qua các chu kỳ làm nóng và làm mát lặp đi lặp lại, có thể dẫn đến hiện tượng mỏi và nứt bề mặt phớt và các thành phần khác. Những ứng suất nhiệt này có thể làm giảm tuổi thọ của phớt và tăng khả năng hỏng sớm.

Các loại phớt cơ khí cho nhiệt độ cao

Khi lựa chọn phớt cơ khí cho các ứng dụng nhiệt độ cao, điều quan trọng là phải xem xét các tính năng thiết kế cụ thể cho phép hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt. Các loại phớt cơ khí sau đây thường được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao:

Con dấu đơn

Phớt cơ khí đơn bao gồm một bộ mặt phớt đơn, thường được làm từ vật liệu có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Các phớt này thường được sử dụng trong các ứng dụng mà chất lỏng trong quy trình không dễ bay hơi hoặc nguy hiểm. Các vật liệu mặt phớt chính cho phớt đơn nhiệt độ cao bao gồm:

• Silicon carbide: Có khả năng chịu nhiệt và chống sốc nhiệt tuyệt vời
• Cacbua vonfram: Cung cấp độ cứng cao và khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao
• Than chì cacbon: Có tính dẫn nhiệt tốt và đặc tính tự bôi trơn

Để nâng cao hiệu suất của phớt đơn trong các ứng dụng nhiệt độ cao, có thể kết hợp các tính năng bổ sung như áo làm mát, cánh tản nhiệt và rào cản nhiệt vào thiết kế phớt.

Con dấu đôi

Con dấu cơ khí đôi cung cấp thêm một lớp bảo vệ trong môi trường nhiệt độ cao, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng liên quan đến chất lỏng nguy hiểm hoặc dễ bay hơi. Các phớt này bao gồm hai bộ mặt phớt, với chất lỏng chắn lưu thông giữa chúng. Chất lỏng chắn có tác dụng bôi trơn các mặt phớt, tản nhiệt và ngăn chất lỏng trong quy trình thoát ra ngoài khí quyển.

Một số chất lỏng rào cản thường được sử dụng bao gồm:

• Chất lỏng gốc Glycol: Cung cấp tính ổn định nhiệt và truyền nhiệt tốt
• Chất lỏng Perfluoropolyether (PFPE): Cung cấp khả năng chống hóa chất và nhiệt tuyệt vời
• Chất lỏng gốc silicon: Có độ ổn định nhiệt tốt và độ bay hơi thấp

Phớt kép cho các ứng dụng nhiệt độ cao cũng có thể kết hợp hệ thống làm mát, chẳng hạn như bộ trao đổi nhiệt hoặc bộ làm mát không khí, để duy trì nhiệt độ chất lỏng chắn trong giới hạn cho phép.

Con dấu hộp mực

Phớt cơ khí dạng hộp mực là các đơn vị lắp ráp sẵn kết hợp các thành phần bịt kín, tấm đệm và ống lót thành một gói duy nhất, dễ lắp đặt. Các phớt này mang lại một số lợi thế trong các ứng dụng nhiệt độ cao, bao gồm:

• Lắp đặt và bảo trì đơn giản: Phớt hộp mực làm giảm nguy cơ lắp ráp không đúng cách và giảm thiểu thời gian chết trong quá trình thay thế phớt
• Cải thiện độ căn chỉnh mặt phớt: Thiết kế lắp ráp sẵn đảm bảo độ căn chỉnh chính xác của các mặt phớt, giảm nguy cơ hỏng hóc sớm do không căn chỉnh
• Tăng cường khả năng ngăn ngừa rò rỉ: Phớt hộp mực thường kết hợp các thành phần bịt kín thứ cấp, chẳng hạn như vòng chữ O hoặc miếng đệm, để ngăn ngừa rò rỉ giữa các thành phần bịt kín và thiết bị

Lựa chọn vật liệu